超微細手術のための汎用プラットフォーム開発とそれを支える超精密テクノロジーの追求

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23226006
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 光石 衛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90183110)
• 研究分担者: 藤原 一夫 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (00346438) ; 鈴木 昌彦 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (10312951) ; 尾崎 敏文 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40294459) ; 中島 義和 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40343256) ; 森田 明夫 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (60302725) ; 杉田 直彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70372406) ; 阿部 信寛 川崎医科大学, 医学部, 教授 (80284115) ; 原田 香奈子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80409672) ; 岩中 督 東京大学, 医学部附属病院, 名誉教授 (90193755) ; 上田 高志 東京大学, 医学部附属病院, 登録研究員 (90631573)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 知能機械 / 手術ロボット / 超精密手術 / 脳神経外科手術ロボット / 眼科手術ロボット / 人工関節置換術 / 骨切除ロボット / マイクロロボット

研究実績の概要

従来の手術では達成できない高度治療を実現するため、超低侵襲・超微細・超精密手術を可能にするスーパー・マイクロ・サージェリ支援技術に関する研究を行った。具体的には以下のように軟組織対応ロボット、硬組織対応ロボット、血管内ロボットの3つのプラットフォームについて開発を行った。
・軟組織対応ロボット：これまで開発してきた脳外科用手術支援ロボットについて、脳深部における超微細血管吻合を行う際の脳組織への損傷を防ぐ安全制御技術について研究を行った。また眼科用手術支援ロボットの自動位置決め技術、顕微鏡の拡大倍率の自動化技術についても研究を行い、手術支援システムの自動化を進めた。研究成果は外部発表の形で取りまとめた。
・硬組織対応ロボット：人工関節置換術における骨切除を支援するロボットとして、「術者の腕の動きに追従するロボットアーム機構」と「術者が両手で把持できる先端部形状」を採用することで操作性・制御性能の向上を目指した試作機を設計した。試作した骨切除支援ロボットの評価実験を行うことで有効性を示し、研究成果をとりまとめた。
・血管内ロボット：微小なロボットを血管内で移動させるための可動式の外部磁場装置を開発した。拍動中の血管内を想定した実験装置において、外部磁場による血管内分岐制御について実験検証を行った。最終的な研究成果を外部発表の形でとりまとめた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Intelligent Control of Neurosurgical Robot MM-3 using Dynamic Motion Scaling (accepeted) (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunho Ko, Atsushi Nakazawa, Yusuke Kurose, Kanako Harada, Mamoru Mitsuishi, Shigeo Sora, Naoyuki Shono, Hirofumi Nakatomi, Nobuhiko Saito, Akio Morita
  • 雑誌名: Neurosurgical Focus 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Online Trajectory Planning and Force Control for Automation of Surgical Tasks (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Osa, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 巻: － ページ: 1-17
  • DOI: 10.1109/TASE.2017.2676018
  • 査読あり
• [学会発表] Blood Vessel Recognition with Microscopic Image toward Automated Anastomosis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kurose, Atsushi Nakazawa, Kanako Harada, Hirofumi Nakatomi, Nobuhito Saito, Akio Morita, Eiju Watanabe, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: CARS 2017 (Computer Assisted Radiology and Surgery 31st International Congress and Exhibition)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2017-06-20 – 2017-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] カニュレーションタスクの自動化に向けた顕微鏡画像上でのマイクロピペット先端検出手法に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田山貴志, 黒瀬優介, 新田達也，原田香奈子, 染矢雄成, 小俣誠二, 新井史人，荒木章之，戸塚清人，上田高志，野田康雄，相原一，杉田直彦，光石衛
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: ビッグパレット福島（福島県郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] 微細手術支援システムにおける顕微鏡拡大倍率とマスタ・スレーブ間動作倍率の協調に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮本康平，黒瀬優介，冨木勇嗣郎，原田香奈子，中冨浩文，斉藤延人，渡辺英寿，森田明夫，杉田直彦，光石衛
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: ビッグパレット福島（福島県郡山市）
  • 年月日: 2017-05-10 – 2017-05-13
• [学会発表] Stiffness-based Recognition of a Grasped Object for Cable Driven Surgical Robotic Instruments (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kurose, Kanako Harada, Ko Yamamoto, Naoyuki Shono, Hirofumi Nakatomi, Nobuhito Saito, Akio Morita, Eiju Watanabe, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: The 12th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2016)
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-14 – 2016-10-15
  • 国際学会
• [学会発表] Modulation of motion scaling ratio based on microscope magnification for master-slave microsurgical robotic system (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Miyamoto, Yusuke Kurose, Kanako Harada, Hirofumi Nakatomi, Nobuhito Saito, Akio Morita, Naohiko Sugita, and Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: The 12th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2016)
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-14 – 2016-10-15
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of Dynamic Motion Scaling Methods for Master-Slave Microsurgical Robotic System (2016)
  • 著者名/発表者名: Sunho Ko, Atsushi Nakazawa, Yusuke Kurose, Kanako Harada, Naoyuki Shono, Hirofumi Nakatomi, Nobuhito Saito, Akio Morita, Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: The 12th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2016)
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-14 – 2016-10-15
  • 国際学会
• [学会発表] Feedback methods for collision avoidance using virtual fixtures for robotic neurosurgery in deep and narrow spaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Nakazawa, Kodai Nanri, Kanako Harada, Shinichi Tanaka, Hiroshi Nukariya, Yusuke Kurose, Naoyuki, Shono, Hirofumi Nakatomi, Akio Morita, Eiju Watanabe, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: The sixth IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob2016)
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Control of a medical microrobot in 2D vascular phantoms with pulsatile flow using a pair of electromagnetic coils (2016)
  • 著者名/発表者名: Peter Ploetner, Kei Yoshikawa, Kanako Harada, Ko Yamamoto, Naohiko Sugita, Mamoru Mitsuishi
  • 学会等名: The sixth IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob2016)
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] 脳深部狭所のロボット手術におけるVirtual Fixtureを用いたフィードバックによる接触回避 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南里耕大，中澤敦士，田中真一，忽滑谷浩史，黒瀬優介，原田香奈子，杉田直彦，庄野直之，中冨浩文，楚良繁雄，森田明夫，渡辺英寿，斉藤延人，光石衛
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08 – 2016-06-11
• [学会発表] 多自由度鉗子を搭載した深部脳外科小型手術支援システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 忽滑谷浩史，中澤敦士，南里耕大，田中真一，黒瀬優介，原田香奈子，杉田直彦，庄野直之，中冨浩文，楚良繁雄，森田明夫，渡辺英寿，斉藤延人，光石衛
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08 – 2016-06-11
• [備考] 東京大学大学院 工学系研究科 光石・杉田研究室
  • URL: http://www.nml.t.u-tokyo.ac.jp/research.html